CN112731027B - 一种储能式有轨电车充电桩安全防护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有轨电车充电桩安全防护系统，包括电压采样电路、集成运算放大器电路、光电耦合器、控制电路和控制芯片，其中控制芯片的各个输入信号和各个输出信号被预先定义，控制芯片根据控制逻辑和各个输入信号的高低电平状态在不同工况下控制对应的输出信号输出，以实现旋转充电臂的收回、不动作、旋出或者紧急停止充电桩充电、启动声光报警。本发明不需改变既有试验线接触网和三轨供电联锁关系，通过采样三轨和接触网的电压，并根据不同工况采取不同控制逻辑，既可达到与既有试验线供电系统建立联锁关系的目的，同时也能够有效保障两套供电系统安全运行。
Description
技术领域
本发明涉及有轨电车技术领域，特别是涉及一种储能式有轨电车充电桩安全防护系统。
背景技术
储能式低地板车在运营线路上是通过设置在站点的固定接触网进行充电的，且只有一种供电制式。与运营线路不同，制造工厂试验线需要兼顾接触网、接触轨等不同形式和不同电压等级的列车都能进行试验的需求，且试验线既有供电系统和声光报警安全联锁关系要比正线复杂的多。储能式低地板车接触网距离轨面高度在3900mm-4100mm范围内，比常规城铁车高度低900mm-1100mm。在既有试验线上要保证原有试验线功能不缺失，同时又能满足储能式低地板车试验需求，还要避免干涉，充电时通常需采用旋臂式接触网，在储能式低地板车调试时置于旋出位置，试验完成后置于收回位置，车辆可在不降弓状态下以不大于10km/h的速度进入充电区间。
制造工厂试验线通常由1-2个变电所为其供电，速度等级越高，试验线距离越长，线路压降将变大，使用2个变电所供电的概率就越高。通常变电所不能同时给接触网和接触轨供电，即接触网和接触轨供电有一种互锁关系，另外还要与试验线声光报警系统也有一种联锁关系。如果是2个变电所供电，则又多了一种互锁关系。假如在此基础之上再将储能式低地板车充电桩和充电臂与既有供电系统建立联锁关系，那么系统将更加复杂。无论从改造成本、日常运营和维护成本考虑，都将非常高，且系统运行一旦出现问题，故障排查周期也将大大延长。
发明内容
为解决既有的制造工厂试验线无法保证列车试验运行安全和储能式低地板车的试验需求，同时也无法兼顾改造和运营维护成本，系统复杂，出现故障后排查周期大大延长的问题，本发明提供一种储能式有轨电车充电桩安全防护系统，该系统与既有试验线供电形成两套相互独立的系统。
为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：
一种储能式有轨电车充电桩安全防护系统，其特征在于，包括电压采样电路、集成运算放大器电路、光电耦合器、控制电路和控制芯片，所述控制芯片的输入信号和输出信号定义如下：
所述电压采样电路采样三轨和接触网的电压，采样后的电压分别通过所述集成运算放大器电路产生电压驱动所述光电耦合器的发射端，所述光电耦合器的接收端连接所述控制电路，所述控制电路产生的信号送入所述控制芯片，定义所述控制电路送入所述控制芯片的信号为所述控制芯片的输入信号A；
储能式有轨电车到达充电区域后，通过检测所述储能式有轨电车的充电电压可以识别所述储能式有轨电车是否在充电区域，检测所述储能式有轨电车的充电电压后产生的信号送入所述控制芯片，定义检测所述储能式有轨电车的充电电压的信号为所述控制芯片的输入信号B；
定义充电桩充电臂的旋出按钮信号为所述控制芯片的输入信号C；
定义充电桩充电臂的收回按钮信号为所述控制芯片的输入信号D；
定义充电桩充电臂的旋出工作信号为所述控制芯片的输出信号E；
定义充电桩充电臂的收回工作信号为所述控制芯片的输出信号F；
定义充电桩紧急停止充电信号为所述控制芯片的输出信号G；
定义充电桩声光报警启动信号为所述控制芯片的输出信号H；
所述控制芯片根据控制逻辑和各个输入信号的高低电平状态在不同工况下控制对应的输出信号输出，以实现旋转充电臂的收回、不动作、旋出或者紧急停止充电桩充电、启动声光报警，所述控制逻辑包括以下步骤：
(1)充电臂在收回状态下工况：
1.1当输入信号A为低电平时；
1.1.1如果充电桩充电臂的旋出按钮被按下触发，输入信号C为高电平，此时控制芯片的输出信号E为高电平，充电臂旋出；
1.1.2如果充电桩充电臂的旋出按钮未被触发，输入信号C为低电平，此时无论输入信号B和输入信号D是否存在，控制芯片的输出信号E都为低电平，充电臂不能旋出；
1.2当输入信号A为高电平时；
1.2.1控制芯片的输出信号H为高电平，控制芯片自动启动声光报警；
1.2.2无论输入信号B、输入信号C和输入信号D是否存在，控制芯片的输出信号E都为低电平，充电臂不能旋出；
(2)充电臂在旋出状态下工况：
2.1当输入信号A为低电平时；
2.1.1如果输入信号B为高电平，无论输入信号D是否存在，控制芯片的输出信号F都为低电平，充电臂不能收回；
2.1.2如果输入信号B为低电平，且充电桩充电臂的收回按钮被按下触发，输入信号D为高电平，此时控制芯片的输出信号F为高电平，充电臂收回；否则输出信号F为低电平，充电臂不能收回；
2.2当输入信号A为高电平时；
2.2.1无论输入信号C是高电平还是低电平，此时控制芯片的输出信号F均为低电平，充电臂不能收回；
2.2.2如果输入信号B为高电平，此时控制芯片的输出信号G和输出信号H均为高电平，控制芯片自动启动声光报警和紧急停止充电桩充电，并且无论输入信号D是否存在，控制芯片的输出信号F都为低电平，充电臂不能收回；
2.2.3如果输入信号B为低电平，此时控制芯片的输出信号H为高电平，控制芯片自动启动声光报警；在此工况下，如果充电桩充电臂的收回按钮被按下触发，输入信号D为高电平，此时控制芯片的输出信号F为高电平，充电臂收回；如果充电桩充电臂的收回按钮未被触发，输入信号D为低电平，此时控制芯片的输出信号F为低电平，充电臂不能收回。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明不需改变既有试验线接触网和三轨供电联锁关系，通过采样三轨和接触网的电压，并根据不同工况采取不同控制逻辑，既可达到与既有试验线供电系统建立联锁关系的目的，满足储能式低地板车的试验需求，同时也能够有效保障两套供电系统安全运行，保证列车试验运行安全，而且还兼顾了制造工厂试验线改造和运营维护成本，降低了系统的复杂度，有利于出现故障后的快速排查。
附图说明
图1为本发明其中一个实施例中控制芯片的示意图；
图2为本发明其中一个实施例中控制芯片在充电臂在收回状态下工况的控制逻辑图；
图3为本发明其中一个实施例中控制芯片在充电臂在旋出状态下工况的控制逻辑图。
具体实施方式
下面将结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
在其中一个实施例中，本发明提供一种储能式有轨电车充电桩安全防护系统，该系统包括电压采样电路、集成运算放大器电路、光电耦合器、控制电路和控制芯片，控制芯片的输入信号和输出信号定义如下，如图1所示：
电压采样电路采样三轨和接触网的电压，优选地，三轨和接触网兼容1500V和750V两种电压等级，采样后的电压分别通过集成运算放大器电路产生电压驱动光电耦合器的发射端，光电耦合器的接收端连接控制电路，控制电路产生的信号送入控制芯片，定义控制电路送入控制芯片的信号为控制芯片的输入信号A；
储能式有轨电车(例如超级电容有轨电车)到达充电区域后，通过检测储能式有轨电车的充电电压可以识别储能式有轨电车是否在充电区域，检测储能式有轨电车的充电电压后产生的信号送入控制芯片，定义检测储能式有轨电车的充电电压的信号为控制芯片的输入信号B；
定义充电桩充电臂的旋出按钮信号为控制芯片的输入信号C；
定义充电桩充电臂的收回按钮信号为控制芯片的输入信号D；
定义充电桩充电臂的旋出工作信号为控制芯片的输出信号E；
定义充电桩充电臂的收回工作信号为控制芯片的输出信号F；
定义充电桩紧急停止充电信号为控制芯片的输出信号G；
定义充电桩声光报警启动信号为控制芯片的输出信号H；
控制芯片根据控制逻辑和各个输入信号的高低电平状态在不同工况下控制对应的输出信号输出，以实现旋转充电臂的收回、不动作、旋出或者紧急停止充电桩充电、启动声光报警，其中，控制芯片的控制逻辑包括以下步骤：
(1)充电臂在收回状态下工况：
1.1当输入信号A为低电平时；
1.1.1如果充电桩充电臂的旋出按钮被按下触发，输入信号C为高电平，此时控制芯片的输出信号E为高电平，充电臂旋出；
1.1.2如果充电桩充电臂的旋出按钮未被触发，输入信号C为低电平，此时无论输入信号B和输入信号D是否存在，控制芯片的输出信号E都为低电平，充电臂不能旋出；
1.2当输入信号A为高电平时；
1.2.1控制芯片的输出信号H为高电平，控制芯片自动启动声光报警；
1.2.2无论输入信号B、输入信号C和输入信号D是否存在，控制芯片的输出信号E都为低电平，充电臂不能旋出；
(2)充电臂在旋出状态下工况：
2.1当输入信号A为低电平时；
2.1.1如果输入信号B为高电平，无论输入信号D是否存在，控制芯片的输出信号F都为低电平，充电臂不能收回；
2.1.2如果输入信号B为低电平，且充电桩充电臂的收回按钮被按下触发，输入信号D为高电平，此时控制芯片的输出信号F为高电平，充电臂收回；否则输出信号F为低电平，充电臂不能收回；
2.2当输入信号A为高电平时；
2.2.1无论输入信号C是高电平还是低电平，此时控制芯片的输出信号F均为低电平，充电臂不能收回；
2.2.2如果输入信号B为高电平，此时控制芯片的输出信号G和输出信号H均为高电平，控制芯片自动启动声光报警和紧急停止充电桩充电，并且无论输入信号D是否存在，控制芯片的输出信号F都为低电平，充电臂不能收回；
2.2.3如果输入信号B为低电平，此时控制芯片的输出信号H为高电平，控制芯片自动启动声光报警；在此工况下，如果充电桩充电臂的收回按钮被按下触发，输入信号D为高电平，此时控制芯片的输出信号F为高电平，充电臂收回；如果充电桩充电臂的收回按钮未被触发，输入信号D为低电平，此时控制芯片的输出信号F为低电平，充电臂不能收回。
本实施例所提出的一种储能式有轨电车充电桩安全防护系统，不需改变既有试验线接触网和三轨供电联锁关系，通过采样三轨和接触网的电压，并根据不同工况采取不同控制逻辑，既可达到与既有试验线供电系统建立联锁关系的目的，满足储能式低地板车的试验需求，同时也能够有效保障两套供电系统安全运行，保证列车试验运行安全，而且还兼顾了制造工厂试验线改造和运营维护成本，降低了系统的复杂度，有利于出现故障后的快速排查。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (3)
1.一种储能式有轨电车充电桩安全防护系统，其特征在于，包括电压采样电路、集成运算放大器电路、光电耦合器、控制电路和控制芯片，所述控制芯片的输入信号和输出信号定义如下：
所述电压采样电路采样三轨和接触网的电压，采样后的电压分别通过所述集成运算放大器电路处理后产生的电压驱动所述光电耦合器的发射端，所述光电耦合器的接收端连接所述控制电路，所述控制电路产生的信号送入所述控制芯片，定义所述控制电路送入所述控制芯片的信号为所述控制芯片的输入信号A；
储能式有轨电车到达充电区域后，通过检测所述储能式有轨电车的充电电压可以识别所述储能式有轨电车是否在充电区域，检测所述储能式有轨电车的充电电压后产生的信号送入所述控制芯片，定义检测所述储能式有轨电车的充电电压的信号为所述控制芯片的输入信号B；
定义充电桩充电臂的旋出按钮信号为所述控制芯片的输入信号C；
定义充电桩充电臂的收回按钮信号为所述控制芯片的输入信号D；
定义充电桩充电臂的旋出工作信号为所述控制芯片的输出信号E；
定义充电桩充电臂的收回工作信号为所述控制芯片的输出信号F；
定义充电桩紧急停止充电信号为所述控制芯片的输出信号G；
定义充电桩声光报警启动信号为所述控制芯片的输出信号H；
所述控制芯片根据控制逻辑和各个输入信号的高低电平状态在不同工况下控制对应的输出信号输出，以实现旋转充电臂的收回、不动作、旋出或者紧急停止充电桩充电、启动声光报警，所述控制逻辑包括以下步骤：
(1)充电臂在收回状态下工况：
1.1当输入信号A为低电平时；
1.1.1如果充电桩充电臂的旋出按钮被按下触发，输入信号C为高电平，此时控制芯片的输出信号E为高电平，充电臂旋出；
1.1.2如果充电桩充电臂的旋出按钮未被触发，输入信号C为低电平，此时无论输入信号B和输入信号D是否存在，控制芯片的输出信号E都为低电平，充电臂不能旋出；
1.2当输入信号A为高电平时；
1.2.1控制芯片的输出信号H为高电平，控制芯片自动启动声光报警；
1.2.2无论输入信号B、输入信号C和输入信号D是否存在，控制芯片的输出信号E都为低电平，充电臂不能旋出；
(2)充电臂在旋出状态下工况：
2.1当输入信号A为低电平时；
2.1.1如果输入信号B为高电平，无论输入信号D是否存在，控制芯片的输出信号F都为低电平，充电臂不能收回；
2.1.2如果输入信号B为低电平，且充电桩充电臂的收回按钮被按下触发，输入信号D为高电平，此时控制芯片的输出信号F为高电平，充电臂收回；否则输出信号F为低电平，充电臂不能收回；
2.2当输入信号A为高电平时；
2.2.1无论输入信号C是高电平还是低电平，此时控制芯片的输出信号F均为低电平，充电臂不能收回；
2.2.2如果输入信号B为高电平，此时控制芯片的输出信号G和输出信号H均为高电平，控制芯片自动启动声光报警和紧急停止充电桩充电，并且无论输入信号D是否存在，控制芯片的输出信号F都为低电平，充电臂不能收回；
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2.根据权利要求1所述的一种储能式有轨电车充电桩安全防护系统，其特征在于，
所述储能式有轨电车为超级电容有轨电车。
3.根据权利要求1或2所述的一种储能式有轨电车充电桩安全防护系统，其特征在于，
三轨和接触网兼容1500V和750V两种电压等级。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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